Acessório de meia com sensor de pressão: 18 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Quando se trata de escolher órteses personalizadas, não existem muitas opções de teste confiáveis que possam ajudá-lo a decidir que tipo de inserção é melhor para as necessidades de seus pés. E as opções que existem quase sempre testam especificamente os desequilíbrios de forças em seus pés enquanto você está parado. Na realidade, você precisa de suas palmilhas para fornecer conforto e estabilidade durante as condições de caminhada, não apenas enquanto está parado. Curiosos sobre como poderíamos começar a trabalhar para corrigir esse problema, decidimos projetar um acessório de meia com sensor de pressão simples e acessível que, felizmente, uma vez melhorado no futuro, possa ser usado para ajudar a diagnosticar quaisquer desequilíbrios nos pés de um paciente enquanto caminha. Este diagnóstico poderia então ser potencialmente usado, em conjunto com a documentação médica existente, para criar palmilhas personalizadas para o paciente (ou recomendar as existentes).

Nosso projeto atual (o que você pode fazer neste instrutível) tem três sensores que se prendem à parte inferior de qualquer meia e resultam em neopixels (pequenas luzes) acendendo quando são pressionados. Todos os componentes eletrônicos são alojados em uma tornozeleira e permitem que os dados de pressão sejam enviados ao seu computador via bluetooth e depois plotados em tempo real. Esperamos atualizar este design no futuro, mas por enquanto aqui está como construir nosso protótipo atual!

(Confira o vídeo acima para ver o que acontecerá quando você terminar.)

Preparação

Para fazer este dispositivo com sucesso, existem algumas coisas que você precisa saber. O código usado para o projeto foi incluído, mas um conhecimento básico da lógica envolvida pode ser benéfico se você tiver problemas. Se você tiver um problema, também existem fóruns disponíveis na internet onde você pode postar seu problema ou procurar um que seja semelhante ao seu problema que já foi abordado. Conhecimentos básicos de fiação elétrica, embora não muito complicados, podem fazer com que o projeto seja executado um pouco mais rápido. Finalmente, você precisará soldar alguns fixadores no Flora. Recapitule o básico antes de começar!

Segurança

Antes de iniciar o projeto, existem algumas questões de segurança que precisam ser abordadas. O produto acabado em si não fará mal a você, mas a segurança elétrica nem sempre é de conhecimento comum. Para evitar curto-circuito em qualquer um dos seus equipamentos, certifique-se de que o aterramento esteja conectado ao seu dispositivo antes de adicionar energia. Certifique-se também de que nenhum fio condutor cruza com outro fio condutor. Isso pode causar um curto-circuito e iniciar um incêndio. Cuidado também deve ser tomado ao soldar os fixadores no Flora. Ferramentas de solda são incrivelmente quentes e causarão queimaduras extremamente dolorosas se você tocar acidentalmente na ponta. Certifique-se de saber o que está fazendo para não se queimar ou danificar seus circuitos.

Dicas e sugestões

• Verifique se o circuito funciona antes de costurar ou construir!
• Se você não consegue obter nenhuma saída de dados de um sensor de pressão, verifique se o pino associado no Flora está funcionando (um de nossos pinos estava quebrado e tivemos que obter um novo Flora).
• Planeje como você vai encaixar todos os componentes na faixa do tornozelo para evitar cruzar os fios condutores em qualquer ponto.
• Deixe espaço extra para você ao planejar a costura do fio condutor na banda. Ter os fios muito próximos um do outro apresenta o risco de eles se tocarem acidentalmente.
• Para economizar tempo, planeje a colocação da linha antes de costurá-la. Se você tentar costurar sem ter uma ideia clara de onde tudo irá, você ficará frustrado e acabará refazendo muito de qualquer maneira.
• Se você estiver tendo problemas para se conectar ao módulo Bluetooth, desconecte o módulo, esqueça o dispositivo nas configurações de Bluetooth no seu computador e reconecte-o.
• Para economizar tempo, assista a alguns tutoriais em vídeo no YouTube sobre como costurar eletrônicos vestíveis em roupas

Etapa 1: Reúna materiais e ferramentas

Para criar o acessório de meia com sensor de pressão, existem algumas coisas que você precisa se quiser que funcione. Algumas das coisas na lista abaixo são obrigatórias e outras são desejadas para facilitar.

1. A Flora (pode ser encontrada aqui por US $ 15)
2. Módulo Bluetooth. Usamos o Arduino (HC06 BT), mas você também pode usar um módulo wearable Flora BLE.
3. Um material condutor sensível à pressão, como Velostat (disponível aqui na Adafruit)
4. Flora RGB NeoPixels, pelo menos três. (Um pacote de 4 está disponível na Adafruit por cerca de US $ 8 aqui.)
5. Fio condutor
6. Fios de jumper (que se parecem com estes com pelo menos um lado fêmea). Você precisará de 4.
7. Grampos jacaré presos a fios (opcional, mas extremamente útil)
8. Uma agulha de costura
9. Uma pequena bateria de 3,7 V deve bastar (disponível aqui na Adafruit por cerca de US $ 8). Certifique-se de que a bateria tenha o conector adequado para Flora.
10. Velcro, pelo menos 2 "x 4", mais pontos de velcro.
11. Costure pequenos (5 mm) em fechos de pressão. Você precisará de pelo menos 18.
12. Solda e um ferro de solda
13. Uma camiseta velha
14. Tecido de interface fusível, pode ser comprado na maioria das lojas de artesanato ou costura. Leia algumas dicas e truques aqui.
15. Uma camiseta velha
16. Tesoura, fita adesiva e paciência.

Etapa 2: criar os sensores de pressão

1. Corte 3 pedaços do tecido condutor. Um deve ser pequeno o suficiente para caber sob o calcanhar de uma pessoa comum, e os outros dois devem ter cerca de 1 polegada x 1 polegada quadrados (mas a forma na verdade não importa tanto).
2. Corte seis pedaços de fio condutor de 18 polegadas.
3. Prenda um pedaço de linha em cada lado de todas as três peças de tecido pré-cortadas. A linha deve ser presa em um formato de 'J', conforme mostrado na imagem acima, e deve estar riscando o tecido em lados opostos, conforme mostrado (mantendo cerca de meia polegada de espaço entre as pontas dos fios).

Etapa 3: conectar os sensores de pressão à flora

1. Usando pinças jacaré, para cada sensor de pressão, conecte uma ponta de rosca condutora a um pino de aterramento no Flora e a outra a um dos pinos 6, 9 ou 10 (conexões mostradas na imagem acima à esquerda). O código que você usará designa o sensor no pino 9 como aquele que estará localizado no calcanhar, o sensor no pino 6 como aquele que estará localizado na planta do pé e o sensor no pino 10 como aquele que será ser localizado sob a parte externa do pé (abaixo de onde a articulação do dedo do pé menor está localizada). Se você moldou seus sensores especificamente para serem usados em um desses locais, certifique-se de que estejam presos ao pino correto.
2. Posicione os sensores de forma que fiquem planos sobre a mesa e nenhum dos fios se cruze ou se encoste.

(Observação: se você precisar encaixar várias presilhas jacaré em um pino do Flora, prenda a ponta de um pequeno fio entre a conexão existente e, em seguida, prenda a presilha na extremidade saliente, conforme mostrado acima na imagem à direita.)

Etapa 4: Conecte os NeoPixels à Flora

1. Conecte cada NeoPixel ao GND. Todos eles podem ser conectados ao mesmo aterramento.
2. Conecte os NeoPixels em série, com o primeiro conectado ao pino 12 do Flora.
3. Preste atenção para que direção as setas estão apontando. A seta apontando para o centro é o sinal de entrada e a seta apontando para fora do centro é o sinal de saída.
4. Conecte cada NeoPixel ao VBATT.

O diagrama de fiação é mostrado na imagem acima como referência.

Etapa 5: Conecte o Bluetooth ao Flora

1. Conecte o pino GND no módulo Bluetooth a um pino GND no Flora.
2. Conecte o pino VCC no módulo Bluetooth a um pino de 3,3 V no Flora.
3. Conecte o TXD do módulo Bluetooth ao RX # 0 do Flora.
4. Conecte o RXD no módulo Bluetooth ao TX # 1 no Flora.

Se a fiação do módulo Bluetooth estiver incorreta, o circuito pode fritar ou ocorrer falha de comunicação entre o módulo e o computador.

Etapa 6: construir o circuito

Usando o diagrama de circuito acima, monte todos os componentes (NÃO tente usar rosca condutiva ainda. Por enquanto, apenas use pinças de crocodilo e fios isolados ou outros fios temporários de sua escolha)

Etapa 7: Baixe o código e conecte o Flora ao seu computador

1. Baixe o código usando o link abaixo e abra-o no Arduino IDE.
2. Se você não tiver a biblioteca Adafruit NeoPixel instalada, baixe-a do GitHub. Instale esta biblioteca e certifique-se de incluí-la na pasta Bibliotecas do Arduino.
3. Se você não tiver a biblioteca de filtros do Arduino instalada, baixe-a aqui do GitHub. Instale-o e certifique-se de incluí-lo na pasta Bibliotecas do Arduino.
4. Conecte o Flora ao seu computador com um cabo micro USB para USB (foto acima).
5. Clique em "Ferramentas"> "Tabuleiro"> "Adafruit Playground" para informar ao software qual hardware você está usando.
6. Clique em "Ferramentas"> "Porta" e no menu suspenso selecione a porta COM à qual o Flora está conectado no computador.

Aqui está o código de que você precisa!

NOTA: Você pode precisar ajustar os limites no código para determinar quando ligar / desligar um NeoPixel. Ajuste cada um para cada sensor.

Etapa 8: Carregue o código no Flora

1. Clique na seta "Upload" no canto superior esquerdo do IDE (circulado na imagem acima).
2. Como o código foi carregado, agora você pode desconectar o Flora do seu computador. A comunicação entre o Flora e o seu computador daqui em diante será feita via conexão Bluetooth.

Etapa 9: Conecte o Módulo Bluetooth ao Computador

1. A luz no módulo Bluetooth deve estar piscando neste momento.
2. Abra as preferências de Bluetooth em seu computador.
3. Conecte-se ao módulo clicando na opção 'HC-06'.
4. Uma vez conectado, a luz do HC-06 deve parar de piscar e permanecer constante, como pode ser visto na imagem acima.

Etapa 10: testar a funcionalidade

1. Neste ponto, o módulo Bluetooth deve estar transmitindo dados dos sensores de pressão que você criou para o seu computador.
2. O código baixado pega esses dados e os traça como três linhas separadas (uma para cada sensor).
3. No IDE, clique em "Ferramentas"> "Plotador serial".
4. Você deve ver as três linhas mencionadas, provavelmente em diferentes valores iniciais.
5. Pressione para baixo em cada sensor de pressão um de cada vez para garantir que você veja uma resposta em sua respectiva linha traçada (a pressão deve resultar em uma queda na curva).
6. Se você não vir nenhum dado sendo plotado, certifique-se de que a taxa de transmissão no gráfico esteja definida para 9600.
7. Não passe para a próxima etapa até que você tenha certeza de que os dados estão sendo coletados e os gráficos estão respondendo à pressão nos sensores de pressão

Etapa 11: cubra os sensores

1. Corte pedaços de tecido fino e não condutor (usamos uma camiseta velha) nos mesmos formatos dos sensores de pressão (apenas um pouco maiores). Corte 2 pedaços de tecido para cada sensor.
2. Sanduiche cada sensor entre seus 2 pedaços de tecido designados e, em seguida, costure ao redor de cada sensor (tomando cuidado para não perfurá-lo).
3. Quando a costura estiver concluída, corte 3 pedaços de velcro (o lado áspero) do mesmo formato e tamanho que seus sensores.
4. Cole o Velcro nos sensores recém-cobertos correspondentes (apenas em um lado de cada um).
5. Se o velcro não aderir bem ao tecido, você também pode costurá-lo. Novamente, no entanto, tome cuidado para não perfurar os sensores. O Velcro servirá como método para prender os sensores a uma meia.

Etapa 12: planeje seu encadeamento

Agora que você montou um rascunho do protótipo e verificou que ele realmente funciona, você pode tentar costurá-lo para um produto final. Lembre-se, não cruze o fio condutor e planeje a costura antes de costurar. Existem infinitas possibilidades de onde colocar Flora, Bluetooth e NeoPixels. A imagem acima é uma possibilidade que achamos que funcionou. Os três NeoPixels são conectados em série e cada um está conectado à alimentação e ao aterramento. Além disso, nenhum fio se cruza! tornando este um excelente layout.

Etapa 13: Montagem de um protótipo: Costura Parte 1

Os sensores são cobertos, o código funciona e você planejou seu encadeamento. Agora é hora de montar um produto final. Costuramos tudo em uma faixa de tornozelo (feita de uma camiseta velha) que pode ser enrolada e presa com velcro. Você pode tentar a mesma ideia, mas encorajamos brincar com ela e encontrar uma configuração que funcione para você! Siga os passos abaixo e certifique-se de observar suas conexões!

1. Passe a ferro a interface em uma tira da camiseta, tomando cuidado com o lado que fica voltado para baixo. A tira deve ser longa o suficiente para envolver o tornozelo e larga o suficiente para costurar no Flora, Bluetooth e NeoPixels.
2. Decida onde você deseja colocar o Flora, o módulo Bluetooth e os NeoPixels.
3. Costure o lado feminino dos botões de pressão na camiseta onde deseja colocar a Flora. Nenhum dos encaixes deve se tocar.
4. Certifique-se de verificar os locais de cada encaixe ao costurar para ter certeza de que eles se alinharão com o pino correto na Flora. (Visto acima na imagem).

Lembre-se de continuar consultando seu plano de rosqueamento ao longo desses estágios para não cruzar os fios ou se esquecer de conectar algo.

Etapa 14: Montagem de um protótipo: Costura Parte 2

Agora que você tem a estrutura pronta, vamos passar para os componentes de costura:

1. Cole os NeoPixels onde quiser. Isso não é estritamente necessário, mas é útil para mantê-los no lugar enquanto você os costura.
2. Costure os NeoPixels na camiseta.
3. Costure o Bluetooth na camiseta. Fizemos um pequeno bolso, como pode ser visto na imagem acima, mas exercite sua mente criativa para decidir a melhor forma de segurá-lo.
4. Usando fio condutor, costure conexões entre os encaixes para Flora, Bluetooth e NeoPixels.
5. Não cruze os fios! Se cruzar os fios for inevitável, coloque algum tipo de isolamento entre os fios, como parte da camiseta.

Etapa 15: Montando um Protótipo: Costurando Parte 3

Uma vez que os NeoPixels são costurados, prossiga para conectar os sensores de pressão ao circuito:

1. Costure uma linha de seis encaixes cerca de uma polegada abaixo dos NeoPixels.
2. Passe fios condutores entre o Flora e a nova linha de encaixes. Eles atuarão como pontos de conexão para os sensores de pressão. (Deve haver três conectados ao GND e três conectados aos pinos de sinal analógico 6, 9 e 10.)
3. Colocamos os fios de cada sensor de pressão na parte de trás do tornozelo e os enfiamos em parte da camiseta para evitar que se tocassem.
4. Prenda o lado macho dos seis botões de pressão na extremidade da rosca condutiva dos sensores de pressão.
5. Esses botões de pressão devem se encaixar na linha que você acabou de costurar.

Consulte seu plano de rosqueamento durante essas etapas para garantir que você não cruze os fios e conecte os encaixes corretos.

Etapa 16: Montagem de um protótipo: soldagem

Agora passamos para a soldagem. Lembre-se de revisar sua segurança porque os ferros de solda podem doer muito se tocados.

1. Solde o lado masculino das pressões na Flora. (Visto na imagem acima à esquerda.)
2. Após cada encaixe ser soldado, verifique a posição dele com os encaixes costurados. É mais rápido ajustar um encaixe com solda do que costurar novamente todos os encaixes porque eles não estão alinhados corretamente.
3. Uma vez que os encaixes são soldados ao Flora, você pode anexar a montagem grosseira de peças para ver como ele se encaixa, visto na imagem à direita.

Etapa 17: Montagem de um protótipo: acabamento

1. Cobrimos a parte de trás da tira (onde todos os fios e nós estão expostos) com outra parte da camiseta. Seria uma pena se um fio se prendesse e se rasgasse!
2. Crie um pequeno bolso para a bateria, se desejar.
3. Criamos uma aba para cobrir todos os componentes, mas isso é inteiramente com você!
4. Adicione pontos de velcro na tira da camiseta. Isso servirá como uma proteção de tamanho ajustável para segurar a faixa ao redor do tornozelo.
5. Um que você terminou, experimente para ver se funciona!

Etapa 18: Outras Idéias

Em um futuro próximo, esperamos adicionar mais processamento para obter um sinal mais claro e feedback para informar os usuários sobre desequilíbrios entre as leituras do sensor de pressão. Esperançosamente, esses desequilíbrios poderiam ser usados para fazer sugestões de uma palmilha para o usuário (novamente, ter uma grade de sensores mais precisa e completa tornaria isso mais fácil).

Em um futuro futuro, este projeto pode ser expandido para incluir uma gama mais precisa de sensores de pressão. Se, digamos, uma grade de detecção de pressão de algum tipo fosse usada, ela poderia criar uma coleção de dados muito mais detalhada. Esses dados podem então ser usados para criar uma imagem renderizada em tempo real de um pé com áreas de pressão mais alta e mais baixa designadas por uma gama de cores. Isso tornaria a conexão do sensor muito mais útil em um ambiente clínico, porque um médico poderia reconhecer visualmente anormalidades na distribuição de força pelo pé de alguém enquanto caminha. Ele ou ela pode então olhar para os dados numéricos e, com base nas descobertas, recomendar o tratamento para a doença (ou seja, que tipo de palmilha comprar para melhorar o conforto). Essa funcionalidade está longe para este projeto, mas acreditamos que este Instructable definitivamente tem muito potencial!

Muito obrigado por ler nosso tutorial e (talvez!) Experimentá-lo. Deixe-nos saber se você tem alguma sugestão ou feedback na seção de comentários abaixo.